Instalação de um reator de propagação de leveduras em microcervejeira

Abstract

Com a crescente procura por cervejas especiais, distintas dos estilos mais consumidos mundialmente, a cerveja artesanal surge completando uma lacuna existente no mercado. Contudo, a produção de cerveja em microcervejeiras apresenta várias limitações devido à falta de recursos técnicos e científicos que as grandes cervejeiras dispõem. Uma das dificuldades é a produção de leveduras. De forma geral, as microcervejeiras dependem do fornecimento de levedura desidratada. Esta levedura apresenta taxas de viabilidade muito baixas e a sua atividade metabólica influência de forma drástica a fermentação. Concentrações demasiado baixas ou leveduras com taxas de viabilidade baixas levam a fermentações lentas, produção de metabolitos indesejados, favorecimento de contaminações por outros microrganismos, etc. Para fazer face a esta limitação e como alternativa ao uso direto de leveduras desidratadas, é possível proceder-se à instalação de biorreatores para multiplicação de leveduras. A propagação de leveduras em contexto de microcervejeira implica investimentos, os quais trazem vantagens ao processo de produção de cerveja e ao produto final em termos de parâmetros organoléticos. Este trabalho focou-se no estudo do processo de propagação de leveduras em microcervejeira. Caraterizou-se inicialmente o mosto cervejeiro para que este fosse usado como substrato de propagação. Esta análise teve em conta os quatro elementos fundamentais ao crescimento e correto estado fisiológico e metabólico das leveduras. Foram então analisadas as concentrações de açúcares livres, aminoácidos livres, proteína solúvel total, azoto elementar e zinco (elemento normalmente deficitário no mosto cervejeiro). Após caraterização do mosto cervejeiro procedeu-se ao design e instalação do reator de propagação tendo em conta a capacidade produtiva da microcervejeira. Estabeleceram-se também os parâmetros a monitorizar, assim como os métodos para a sua análise e quantificação. Realizaram-se três testes de propagação monitorizando-se a concentração e taxa de viabilidade da levedura com recurso a uma câmara de Neubauer com coloração com azul de metileno, pH, agitação e temperatura. Obteve-se uma concentração máxima de levedura viável de 5,02x1011 cel/L com uma taxa de viabilidade máxima de 90,6%, uma taxa específica de crescimento de 0,053 h-1 e um rendimento biomassa/substrato de 5,38x109 cel/gS. Concluiu-se que houve melhorias na padronização das fermentações usando levedura propagada e melhorias nas caraterísticas organoléticas da cerveja. A análise económica do processo revelou poupanças no processo de 75%, podendo-se concluir que a propagação de leveduras em microcervejeira é uma alternativa possível e de implementação relativamente fácil.

There is a growing demand for speciality beers, with different characteristics from the most consumed beer styles. In this context, the craft beer industry appears fulfilling a lack in the beer market. Nevertheless, the production of beer in microbreweries has its limitations due to usual poor technical and scientific resources. One of these limitations is the production of brewing yeast. Usually microbreweries depend on the supply of dry yeast. This yeast tends to have a very low viability and its metabolic activity influences in a higher extent the fermentation process. Low concentrations of yeast or low viability result in long fermentations, production of undesirable metabolites, beer contamination with the growth of undesirable microorganisms, etc. One alternative of the direct use of dry yeast is the installation of propagation systems (bioreactors for yeast multiplication). Propagation systems in microbreweries involve investments that present advantages in the process of beer production and in the final product including the improvement of beer’s flavour. This work was focused on the study of the yeast propagation process in microbreweries. Initially the wort was studied to be used as substrate for the propagation. Four essential nutrients were analysed for the yeast growth and correct metabolic processes and morphology of the yeast. The concentrations of free sugars, free amino acids, total soluble proteins, elemental nitrogen and zinc (usually deficit in wort) were determined. The design of the reactor was made considering the production capacity of the microbrewery. The parameters for monitoring the propagation process were established as well as the methods for analysis and quantification. Three propagation tests were conducted. It was analysed: the yeast concentration and its viability using a Neubauer chamber with blue methylene staining, pH, agitation, and temperature. It was achieved a maximum concentration of viable yeast of 5.02x1011 cel/L with a maximum viability of 90.6%, a maximum specific growth rate of 0.053 h-1 and a biomass/substrate coefficient yield of 5.38x109 cel/gS. It was concluded that there were improvements in the standardisation of the fermentations using the propagated yeast and in the beer’s flavour as well. The process’ economic analysis revealed great savings in the process (75%). The results allowed to conclude that yeast propagation systems can be applied on microbreweries giving a viable alternative with easy implementation.